Ventilație de alimentare și evacuare: principiul de funcționare și particularități de amenajare

Într-o încăpere plină de aer proaspăt, se respiră mai ușor, se lucrează mai productiv și se doarme mai profund. Dar a deschide fereastra pentru aerisire la fiecare 2-3 ore este problematic, sunteți de acord? Mai ales noaptea, când toți membrii familiei dorm dulce.

Una dintre soluțiile automatizate pentru această problemă este ventilația prin aport și evacuare (VAE) a încăperii. Dar cum să o facem corect? Vă vom ajuta să studiați principiul de funcționare și să înțelegeți caracteristicile amenajării.

În articolul nostru sunt examinate elementele componente ale sistemului de ventilație prin aport și evacuare, regulile de calcul și normele de schimb de aer în încăperi de diferite tipuri.

Au fost selectate scheme de amenajare a ventilației, fotografii cu imagini ale elementelor individuale ale sistemului, sunt oferite recomandări video utile pentru instalarea sistemului de ventilație într-o casă privată, de către dumneavoastră.

Ce este ventilația?

Cât de des aerisim camera? Răspunsul trebuie să fie cât se poate de sincer: de 1-2 ori pe zi, dacă nu am uitat să deschidem fereastra. Și noaptea de câte ori? O întrebare retorică.

Conform normelor sanitare și igienice, masa totală de aer dintr-o încăpere în care se află în mod constant persoane trebuie să fie complet reînnoită la fiecare 2 ore.

Prin ventilație obișnuită se înțelege procesul de schimb al maselor de aer între un spațiu închis și mediul înconjurător. Acest proces molecular-cinetic oferă posibilitatea de a elimina excesul de căldură și umiditate cu ajutorul unui sistem de filtrare.

Ventilația asigură, de asemenea, conformitatea aerului din încăpere cu cerințele sanitare și igienice, ceea ce impune propriile limitări tehnologice asupra echipamentului care va genera acest proces.

Subsistemul de ventilație este ansamblul de dispozitive tehnologice și mecanisme pentru captarea, evacuarea, deplasarea și purificarea aerului. Acesta face parte din sistemul complex de comunicații al încăperilor și clădirilor.

Vă recomandăm să nu comparați conceptele de ventilație și aer condiționat – categorii foarte asemănătoare, dar care au o serie de diferențe.

1. Ideea principală. Aerul condiționat asigură menținerea unor parametri specifici ai aerului într-un spațiu închis, și anume temperatura, umiditatea, gradul de ionizare a particulelor și altele asemenea. Ventilația, în schimb, realizează o înlocuire controlată a întregului volum de aer prin alimentare și evacuare.
2. Caracteristica principală. Sistemul de aer condiționat funcționează cu aerul care se află în încăpere, iar aportul de aer proaspăt poate lipsi cu totul. Sistemul de ventilație funcționează întotdeauna la limita dintre spațiul închis și mediul înconjurător, prin schimb.
3. Mijloace și metode. Spre deosebire de ventilație, într-o formă simplificată, aerul condiționat reprezintă o schemă modulară formată din mai multe unități, care procesează o mică parte a aerului și, astfel, menține parametrii sanitaro-igienici ai aerului în intervalul specificat.

Sistemul de ventilație în casă poate fi extins la orice scară necesară și asigură, în cazul unei situații de urgență în încăpere, o înlocuire destul de rapidă a întregului volum de masă de aer. Acest lucru se realizează cu ajutorul ventilatoarelor puternice, încălzitoarelor, filtrelor și a unui sistem ramificat de conducte.

S-ar putea să vă intereseze informațiile despre amenajarea conductelor de ventilație din tubulaturi de plastic, prezentate în celălalt articol al nostru.

Pe lângă funcția de bază, sistemele de ventilație pot face parte din interiorul în stil industrial, care este utilizat pentru spațiile de birouri și comerciale, localurile de divertisment.

Se disting mai multe clase de ventilație, care pot fi împărțite în funcție de modul de generare a presiunii, de răspândire, de arhitectură și de destinație.

Injecția artificială a aerului în sistem se realizează cu ajutorul instalațiilor de injecție — ventilatoare, suflante. Prin creșterea presiunii în sistemul de conducte, se poate deplasa amestecul gaz-aer pe distanțe mari și în volum semnificativ.

Acest lucru este caracteristic pentru obiectele industriale, spațiile de producție și obiectele publice cu un sistem central de ventilare.

Generarea presiunii aerului în sistem poate fi de mai multe tipuri: artificială, naturală sau combinată. Adesea se utilizează metoda combinată.

Se examinează sistemele de ventilație locale și centrale. Sistemele locale de ventilație sunt soluții “punctuale” strict direcționate pentru încăperi specifice, unde este necesară o conformare strictă la standarde.

Ventilarea centrală oferă posibilitatea de a crea un schimb regulat de aer pentru un număr semnificativ de încăperi cu aceeași destinație.

Și ultima clasă de sisteme: de alimentare, de evacuare și combinate. Sistemele de ventilație de alimentare și evacuare asigură simultan aportul și evacuarea aerului în spațiu. Aceasta este cea mai răspândită subgrupă de sisteme de ventilare.

Astfel de construcții asigură o scalare și o întreținere ușoară pentru cele mai diverse încăperi de tip industrial, de birou și rezidențial.

Baza fizică a sistemului de ventilație

Sistemul de ventilație de alimentare și evacuare reprezintă un complex multifuncțional de procesare ultra-rapidă a amestecului gaz-aer. Deși este un sistem de transport forțat al gazului, la baza sa se află procese fizice pe deplin explicabile.

Pentru a crea efectul de convecție naturală a curenților de aer, sursele de căldură sunt plasate cât mai jos posibil, iar elementele de evacuare în tavan sau sub acesta.

Însuși cuvântul “ventilație” este strâns legat de conceptul de convecție. Aceasta este unul dintre elementele cheie în deplasarea maselor de aer.

Convecția este fenomenul de circulație a energiei termice între curenții reci și calzi de gaz. Există convecție naturală și forțată.

Puțină fizică școlară pentru a înțelege esența procesului. Temperatura din încăpere este determinată de temperatura aerului. Purtătorii de energie termică sunt moleculele.

Aerul este un amestec gazos multimolecular, care constă din azot (78%), oxigen (21%) și alte impurități (1%).

Când ne aflăm într-un spațiu închis (încăpere), avem o neomogenitate a temperaturii în funcție de înălțime. Aceasta se datorează neomogenității concentrației moleculelor.

Având în vedere uniformitatea presiunii gazului într-un spațiu închis (încăpere), conform ecuației fundamentale a teoriei cinetico-moleculare: presiunea este proporțională cu produsul dintre concentrația moleculelor și temperatura lor medie.

Dacă presiunea este aceeași peste tot, atunci produsul dintre concentrația moleculelor și temperatura din partea superioară a încăperii va fi echivalent cu același produs dintre concentrație și temperatura din partea inferioară:

p=nkT, n_superior*T_superior=n_inferior*T_inferior, n_superior/n_inferior=T_inferior/T_superior

Cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât concentrația moleculelor este mai mare, iar masa totală a gazului este mai mare. De aceea se spune că aerul cald este „mai ușor”, iar aerul rece — „mai greu”.

O ventilație corectă, împreună cu efectul de convecție, poate menține în încăpere regimul termic și umiditatea stabilite în perioadele de deconectare automată a încălzirii principale.

În legătură cu cele expuse mai sus, devine clar principiul de bază al amenajării ventilației: alimentarea (intrarea) aerului se instalează de obicei în partea inferioară a încăperii, iar evacuarea (extracția) — în partea superioară. Aceasta este o axiomă care trebuie luată în considerare în timpul proiectării sistemului de ventilație.

Caracteristicile ventilației prin aport și evacuare

Ventilația de alimentare și evacuare interacționează cu două fluxuri de aer diferite ca compoziție și destinație, care ulterior sunt tratate.

În VAE, toate echipamentele necesare și sistemele auxiliare sunt amplasate într-un cadru unic, care poate fi instalat în interiorul loggiei, pe pod, pe peretele exterior al casei etc.

Construcția specială a instalației oferă posibilități largi de asigurare a ventilării practic a oricărui număr de camere din clădire.

Pe lângă funcția principală de mișcare a aerului, ventilația de alimentare și evacuare include următorul arsenal de subsisteme auxiliare și funcții suplimentare.

Printre care se numără următoarele:

• răcirea și încălzirea aerului;
• ionizarea și umidificarea particulelor;
• dezinfectarea și filtrarea aerului.

Să analizăm un ciclu tipic de funcționare a sistemului de ventilație de alimentare și evacuare bazat pe un model de transport cu două circuite.

În prima etapă, are loc preluarea aerului rece din mediul înconjurător și evacuarea aerului cald din încăpere. Pe ambele părți, aerul trece printr-un sistem de purificare.

Apoi aerul rece este transmis către un calorifer (încălzitor) — specific pentru VAE cu recuperare de căldură. În plus, căldura este transferată aerului rece de la aerul cald evacuat — specific pentru sistemele obișnuite.

După încălzire și schimb de căldură, aerul evacuat este eliminat prin canalul exterior, iar aerul proaspăt încălzit este introdus în încăpere.

Configurația populară a modulului de ventilație include o cameră de schimb de căldură (recuperator), în care are loc schimbul de energie termică între fluxurile de aer opuse. În orice caz, fiecare flux trece printr-un sistem dublu de filtrare

Principiile principale de funcționare ale ventilației de alimentare și evacuare sunt eficiența și economisirea.

Schema clasică a ventilației de alimentare și evacuare are următoarele avantaje:

• grad ridicat de purificare a fluxului de intrare
• exploatare și întreținere accesibile ale elementelor detașabile
• integritatea și modularitatea construcției.

Pentru extinderea funcționalității, instalațiile de ventilație de alimentare și evacuare sunt echipate cu blocuri auxiliare de comandă și control, sisteme de filtrare, senzori, temporizatoare automate, atenuatoare de zgomot, semnalizatoare de suprasarcină a motoarelor electrice, blocuri recuperative, tăvi pentru condens etc.

Parametrii dinamici ai ventilației

Proiectarea sistemului de ventilație implică destul de multe întrebări, deoarece în cazul unui calcul eronat al caracteristicilor, dintr-un complex de ventilație destul de economic se poate obține un “monstru” risipitor de resurse energetice.

Ceea ce influențează direct costurile financiare ale întreținerii sale. Ca urmare, însăși ideea de exploatare economică a echipamentului nu este luată în considerare.

Sarcina principală a sistemului de ventilație revine ventilatorului. Performanța ventilatorului depinde de forma rotorului (roată cu palete), de calitatea materialelor și de asamblarea echipamentului

Pentru a proiecta corect ventilația de alimentare și evacuare, se recomandă efectuarea de calcule algebrice ale performanței instalației și parametrilor dinamici ai fluxurilor de aer.

Există mai multe metode și algoritmi de calcul diferiți, dar atenției noastre îi va fi prezentată una dintre cele mai simple și mai fiabile opțiuni.

Tot ceea ce ține de procesele secundare de umidificare, ionizare suplimentară și purificare secundară, în această etapă, poate fi ignorat.

Norme privind amenajarea

A enumera lista completă a normelor și regulilor sanitare (SNiP) care se aplică diferitelor sisteme de ventilare este irațional, deoarece materialul ar ajunge pentru câteva cărți, dar este necesar să cunoașteți constantele de referință pentru spațiile rezidențiale și de birou.

În ceea ce privește spațiile de birou, la construirea sistemului de ventilație, atenția principală se îndreaptă asupra acelor încăperi în care se va afla personalul biroului.

În continuare, toate standardele sunt indicate per persoană. Într-o clădire de birouri clasică, la un etaj se află un set complet de încăperi diverse ca destinație.

De exemplu, într-un birou, într-o oră, trebuie să aibă loc un schimb de 60 de metri cubi de aer, în sălile de operații — 30-40 m³, în grupul sanitar — 70 m³, în camera de fumat — peste 100 m³, în coridoare și vestibule — 10 m³.

Conform normelor sanitare generale pentru spațiile rezidențiale, într-o oră are loc un schimb complet al masei de aer în cantitate de 30 m³ per persoană — calcul bazat pe numărul de locuitori.

Există încă o abordare în calculul volumului de aer — pe suprafață. La fiecare metru pătrat de spațiu locuibil revin 3 m³.

Separat, merită menționată ventilația obiectelor industriale și a hangarelor de depozitare — 20 m³ pe unitate de suprafață. În astfel de încăperi imense, sistemele de ventilație sunt construite pe baza unui sistem multicomponent de ventilatoare pereche (4, 8, 16 și mai multe bucăți în cadru).

Pentru celelalte încăperi auxiliare, există parametri normativi prestabiliți. Astfel, bucătăria cu aragaz electric — peste 60 m³, cu aragaz pe gaz — peste 80 m³, baia — nu mai puțin de 25 m³ etc.

În plus, trebuie să rețineți că, pentru camerele de locuit, viteza curenților de aer este de cel mult 2 m/s, iar pentru bucătărie și grup sanitar, viteza trebuie să fie de 4-6 m/s.

Formule și explicații pentru acestea

Trecem direct la caracteristici și formule. Calculele au loc în mai multe etape, la fiecare dintre acestea calculând una dintre caracteristicile sistemului de ventilație.

Volumul de aer de lucru

Să examinăm calculul volumului de aer de lucru (m³/h).

Pentru birou, vă recomandăm să faceți calculul în funcție de numărul de persoane:

V=35*N,

Unde N este numărul de persoane care se află simultan în încăpere.

Pentru apartamente și case particulare, este necesar să se efectueze calculul în raport cu volumul spațiului locuibil:

V=2*S*H,

Unde: 2 — coeficientul de multiplicitate a schimbului de aer pe unitatea de timp (într-o oră); S — suprafața locuibilă; H — înălțimea încăperilor.

Calculul secțiunii conductei de aer

Secțiunea conductei de aer pentru ventilație se calculează în cm². Conductele de aer principale sunt de două tipuri în secțiune: rotunde și dreptunghiulare.

Aria secțiunii conductei se calculează conform relației:

S_sec=V*2,8/ω

Unde: S_secțiunii — aria secțiunii; V — volumul de aer (m³/h); 2,8 — coeficientul de armonizare a dimensiunilor; ω — viteza fluxului în magistrală (m/s).

Viteza fluxului de aer care trece prin magistrală este de obicei echivalentă cu 2-3 m/s.

Calculând aria secțiunii conductei de aer, se poate determina diametrul pentru una rotundă sau lățimea/înălțimea pentru una dreptunghiulară. Cunoscând lățimea, putem găsi înălțimea secțiunii și invers. Diametrul secțiunii rotunde va fi egal cu √4*S_secțiunii/pi

Numărul și dimensiunea difuzoarelor

Să analizăm în continuare cum se calculează numărul și dimensiunea difuzoarelor. Dimensiunile difuzorului se aleg de obicei de 1,5-2 ori mai mari decât aria secțiunii magistralei principale.

În ceea ce privește numărul de difuzoare, este puțin mai complicat, acestea se calculează conform formulei:

N=V/(2820*ω*d²),

Unde: N – numărul căutat de difuzoare; V – debitul masei de aer (m³/h); ω – viteza fluxului de aer (m/s); d – diametrul difuzorului (m), dacă acesta este rotund.

Dacă difuzorul este de secțiune dreptunghiulară, atunci:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Unde: π — numărul Pi, a și b — dimensiunile secțiunii.

Parametrii de performanță ai instalației

Sunt cunoscute două dintre cele mai importante caracteristici ale blocului de ventilație — puterea și gradul de presiune generată. Puterea stației de ventilație se calculează astfel:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Unde: ΔT — delta temperaturilor aerului la intrare/ieșire (°C); V — debitul masei de aer (m³/h); Cv — capacitatea termică a aerului (0,336 Wh/m³*°C).

Presiunea generată se determină conform curbei caracteristice de performanță a ventilatorului principal.

Acest parametru trebuie să fie echivalent cu rezistența aerodinamică a rețelei de aer. Producătorii de ventilatoare furnizează graficul curbei în fișa tehnică a produsului.

În plus, este important să aveți o idee generală despre încălzitorul fluxului de aer de intrare — caloriferul. Aceasta este o parte separată a sistemului de ventilație, unde are loc încălzirea aerului. Trecând, de exemplu, printr-un radiator termic, aerul se încălzește astfel.

Caloriferul în care încălzirea are loc printr-un radiator și schimbul de energie termică cu fluxul de evacuare se numește recuperator. Există recuperatoare cu o singură secțiune și cu mai multe secțiuni, care permit amestecarea fluxurilor de aer cu o diferență mare între temperaturile lor de intrare.

În concluzie, merită menționată tensiunea rețelei de alimentare pentru blocul de ventilație. Se recomandă utilizarea unei rețele de tensiune 380 V, aceasta va asigura o funcționare sigură a instalației de orice putere.

Specificul instalării ventilației mecanice

Cu montajul unei instalații de ventilație de tip furnizare, un meșter de casă, fără îndoială, s-ar putea descurca fără a angaja muncitori.

Cu toate acestea, trebuie să rețineți că lucrările se efectuează la o înălțime periculoasă pentru un executant fără experiență. Prin urmare, este mai bine să apelați la cei care au experiență, unelte și dispozitive de siguranță pentru a efectua următoarele etape:

După finalizarea manevrelor deloc simple de montaj ale instalației de furnizare, nu va rămâne decât să o conectați la utilități.

Să analizăm mai detaliat acest proces cu ajutorul următoarei selecții de fotografii.

Informațiile despre succesiunea montajului instalațiilor de ventilație forțată ajută la evitarea multor erori grave comise de montatori neexperimentați.

Caracteristicile construirii VAE naturale

La elaborarea unei ventilații naturale de alimentare și evacuare de calitate, majoritatea specialiștilor respectă un anumit “regulament” al lucrărilor de proiectare și montaj.

Aceste reguli ajută la crearea unor soluții cu adevărat eficiente și economice chiar și pentru cele mai atipice aranjamente ale camerelor și încăperilor auxiliare într-o casă privată și un apartament cu mai multe camere dintr-un bloc înalt.

În timpul proiectării ventilației, trebuie să încercăm să creăm un curent natural de aer din camerele de locuit, prin coridoare, spre grupul sanitar și bucătărie.

Coridoarele în acest caz joacă rolul de spații de trecere. De aceea, blocul principal de ventilație al sistemului trebuie amplasat în centrul casei, în partea superioară a coridoarelor sau a încăperilor auxiliare.

De exemplu, modulul de ventilație pentru o casă privată cu 2 etaje poate fi amplasat la parter, în partea de sus a unei încăperi auxiliare sau a coridorului principal. Pentru o casă cu 1 etaj, ca variantă, în partea inferioară a podului.

La trasarea conductei principale, trebuie să ne amintim că aerul de alimentare trebuie să meargă în camerele de locuit, iar aerul evacuat să iasă prin bucătării și încăperi auxiliare.

De aceea, difuzoarele de alimentare sunt amplasate la granița convențională “cameră-mediu”, iar hotele de evacuare în bucătărie, baie, cămară, toaletă.

Difuzorul îmbină două funcții: distribuirea uniformă a aerului proaspăt și evacuarea aerului deja folosit. Ele pot fi de forme foarte diverse. Sunt fabricate din tablă subțire de metal și plastic.

Există observații referitoare la înălțimea amplasării orificiilor de intrare și ieșire a aerului. Ieșirea sistemului de ventilație se amplasează obligatoriu deasupra nivelului acoperișului clădirii.

Acest lucru va proteja ventilația de alimentare și evacuare împotriva recirculării aerului tocmai evacuat prin orificiile de aspirație.

Aspirarea aerului proaspăt trebuie efectuată la o înălțime de cel puțin 2 metri față de sol.

Deoarece particulele mici abrazive și praful se pot ridica cu ajutorul curenților de vânt la o înălțime de peste 1 metru și pot pătrunde în difuzoarele de alimentare, înfundând astfel rapid filtrele de purificare primară.

Concluzii și material video util pe această temă

În videoclip, se prezintă și se demonstrează particularitățile proiectării și montajului ventilației de alimentare și evacuare într-o casă privată:

Încă un exemplu elocvent al unei soluții gata făcute pentru ventilația unei case private din lemn cu 1 etaj:

Rezumând informațiile de mai sus, menționăm că ventilația de alimentare și evacuare este un sistem simplu de proiectat, accesibil ca achiziție și de instalat.

Ventilația, împreună cu sistemul de încălzire, permite organizarea unui echilibru între aerul proaspăt și cel cald în încăpere.

V-ați ocupat de amenajarea ventilației la casa de vacanță? Sau cunoașteți secretele proiectării și montajului unui sistem de ventilație în apartament? Vă rugăm, împărtășiți-vă experiența – lăsați comentariile dumneavoastră la acest articol.